지구온난화와 미세먼지와 같은 환경 문제가 사회적 문제로 대두됨에 따라 친환경 에너지에 대한 관심이 집중되고 있다. 또한, 2011년 일본의 후쿠시마 원전 사건을 계기로 전 세계가 '안전하고 깨끗한 에너지'라는 목표를 달성하기 위해 대안 에너지 또는 재생 에너지에 대해 많은 지원을 하고 있다. 대안 에너지로는 수소 에너지를 들 수 있고, 재생에너지에는 태양에너지, 수력에너지, 풍력에너지, 조력에너지 등이 있다.
대부분의 재생에너지는 기후와 지형에 큰 영향을 받아 사람이 거주하는 곳에 쉽게 설치할 수 없다는 문제점과 에너지 변환 효율이 낮다는 단점 등 상용화까지는 아직 극복할 문제점이 많다. 연료전지는 연료의 화학에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 전기화학적 에너지 변환장치이기 때문에, 환경친화적이고 설치장소가 자유롭다는 장점을 가지고 있다. 3세대 연료전지로 불리는 고체산화물 연료전지(SOFC)는 산소 또는 수소 이온을 투과시킬 수 있는 고체산화물을 전해질로 사용하는 연료전지다. 모든 구성요소가 고체로 이뤄져 있기 때문에 다른 연료전지에 비해 구조가 간단하고, 전해질의 손실 및 부식의 문제가 크지 않다. SOFC는 산소 이온 전도성 고체 전해질과 그 양면에 위치한 공기 극(cathode) 및 연료 극(anode)으로 이뤄져 있다. SOFC는 연료전지 중 가장 높은 온도(700~1000 ℃)에서 작동한다. 고온에서 작동하기 때문에 다른 연료전지에 비해 상대적으로 귀금속 촉매가 필요하지 않으며, 수소 이외에도 다양한 연료를 사용할 수 있다. 배출된 고온 가스의 폐열을 이용한 열병합 발전이 가능해 에너지 변환 효율도 높다. 이러한 장점들 덕분에 SOFC에 관한 연구는 미국, 유럽, 일본 등 선진국을 중심으로 활발히 이뤄지고 있다.
고체산화물 연료전지의 기본적인 작동원리는 다음과 같다. 공기 극에서 산소가 전자를 얻게 되고(환원) 이때 만들어진 산소 이온이 전해질을 통해 연료 극으로 이동한다. 이 산소 이온이 연료 극에 공급된 수소와 반응함으로써 물을 생성하게 되고, 이때 연료 극에서 전자가 만들어진다. 만들어진 전자가 외부 전선을 거쳐서 (전구에 불을 밝히고) 공기 극으로 공급돼 산소 이온이 만들어진다. 미국, 일본의 경우 이미 제품의 현장 테스트를 계속해서 진행 중이다. 우리나라의 경우 인구 밀도가 높아 화력, 원자력, 태양광, 풍력 발전을 위한 신규 발전소의 입지 선정이 어렵고, 최근의 환경오염 및 안전 문제를 고려할 때 친환경 에너지원으로서 SOFC 개발은 필수적이다.
현재 우리나라의 SOFC 연구 기술은 선진국과 유사한 수준으로 발전했으며 상용화의 필수 조건인 우수한 성능과 안정성을 달성하기 위하여 많은 연구자들이 노력하고 있다. SOFC 기술은 화학을 기초로 한 화학공학뿐만 아니라 기계공학, 재료공학 등 모든 분야의 융합 기술이기 때문에, 여러 분야의 협업이 필수적이다. 최근 여러 미디어매체에서 우리는 지구온난화로 인해 극심한 기후 이변을 보인다는 발표를 많이 접하고 있으며 화석 연료의 사용규제와 관련된 뉴스도 접하고 있다. 그래서 연료전지 등 친환경 에너지를 빨리 상용화시키는 것이 지구의 구성원으로서 공학도가 할 일이라고 생각한다.